定时器插座-设计说明书
电子校园网 编号：
HJJ-32-2021-017-LW
设计摘要：
本论文设计了一种基于STM32F103单片机的智能定时插座系统。该系统通过中控部分、输入部分和输出部分的组合实现了定时控制和远程控制的功能。中控部分采用了STM32F103单片机作为核心控制器，通过获取输入部分的数据并进行内部处理，控制输出部分的操作。输入部分包括DS1302时钟模块、AT24C02存储模块、独立按键和供电电路，用于检测时间、存储设置的闹钟、定时时间和延时时间，并提供供电支持。输出部分包括LCD1602显示模块和继电器，用于显示当前时间、模式、定时时间和闹钟时间，并控制插座的通断电。通过该系统，用户可以方便地设置定时开关机和延时操作，实现智能化的用电管理。实验结果表明，该系统具有稳定可靠的性能，能够满足用户的需求。未来的改进方向可以包括增加更多的功能和接口，提升系统的灵活性和扩展性，以及进一步优化系统的能效和安全性。
关键词：单片机；时钟模块；继电器
字数：9000+
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内容预览：
摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 主控电路设计
3.2.1 STC89C52单片机
3.2.2 晶振电路和复位电路
3.3 OLED显示模块
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程设计
4.4 处理函数流程设计
4.5 显示函数流程设计
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 设置时间模式实物测试
5.3 设置定时实物测试
5.4 设置延迟时间测试实物测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
现如今，生活水平提高，生活节奏加快，市面上的插座往往由于其功能过于单一而不能满足我们的需求。比如电动车充电通常是8小时左右，太长则容易损耗电池，太满则充不满，如果晚上充电，又经常不想从家里出来到车库去给车充电。白天充电又忘记拔电源；家中的水塔忘记抽水而造成的生活的一时不便等等。
随着电器产品待机能耗的迅速增长，家庭和社会付出了太多的代价，中国节能认证中心对家庭待机能耗做过的调查显示，待机能耗占到家庭电力消耗的10%左右，仅以电视为例，平均每台电视机的待机能耗是8.07W，按每天待机2小时大约耗电0.016度。除此之外，长期通电会使家用电器电路老化，降低了电器的使用寿命，还容易漏电引发火灾。据公安和消防部门有关资料显示，全国平均每天发生火灾358起，其中电器火灾占30%以上，其主要原因是超负荷、短路、电弧等。大多数情况下并不是我们不去关闭电源，而是由于忘记了切断电源。
综合以上原因考虑，我们急需一款智能插座。此插座能够实现定时给电器来供电，在工作时间之外把电器的电源切断，这样就能解决电器的待机损耗，达到节约用电的目的，还能消除安全隐患，最终使我们的生活更加反复变化、智能化。
1.2 国内外研究现状
智能定时开关目前已经大规模的应用与汽车、工业生产和仓储管理等无人监控的领域；同时，虽然目前已有部分的新推出的家用电器也已具备该功能了，但相对于目前数量更大的传统旧款的家用电器和老式的公共照明设施来说，仍停留在机械式的开关和简单的电子式定时开关。但无论以上两者的性能如何，他们都窜在易磨损，安全性较差，需要大量手动操作，且在某些工作环境中还存在难以接触操作的问题。
因此，虽然市场上都有各式各样的替代品，但就目前来说，这些产品的功能都还存在很多不完善之处。在该课题背景下的充分的产品需求的调研的可行性分析，该课题存在很大的改进和创新空间。
日常生活中，电动玩具，电动车，手机电池等电子产品的充电电池寿命都是有限的，充电时间过长容易损坏电池，而且长时间充电浪费电力。而有些功能单一的电器又没有定时开关功能。利用定时插座充电可以节约电力，也可以防止由于充电过久而影响电池寿命；使用定时插座控制功能单一的电器，可以为其提供定时功能，更大程度地满足人们生活需要。庞涛设计了一个以STC89C52单片机为控制核心的定时开关插座，可以控制220 V/10 A的插座，在24 h内可预先设定定时范围，同时还能通过红外遥控远距离控制插座的开关。
李果，姜广，蔺启贺设计公开了一款基于单片机的定时插座，包括一个单头插座以及一个插排，单头插座嵌入在插排上，单头插座为定时插座，包括单片机模块，继电器模块,按键模块，显示模块，时钟模块，蜂鸣器模块；插排上设置有至少两组的插孔，每组插孔的火线插孔与插排继电器连接，插排继电器与接口连接，在单头插座上设置有插针，插针与单片机模块的信号控制端连接，单头插座收纳到插排上时，插针与接口接合，单片机模块与插排继电器连接，控制插排上插孔通断。通过设置单头插座和插排相结合的方式，可以使用定时插座和普通插座，同时在需要的时候，也可以将普通插座变成定时插座，通过将单头插座按压下去的方式来实现普通插座变成定时插座，在使用的时候不会搞混淆。
针对传统插座功能单、无时序的缺点，张强、张南娟、刘晓燕等人提出一种基于51单片机的定时插座设计方案。DS2302作为独立的时钟模块，为系统提供精确的时钟信号;多个按键作为输入模块，实现定时和实时时钟的手动输入；LM016 Lis用作显示模块，使系统的数据显示和人机交互更加直观。最后，在Proteus软件中进行仿真实验，验证定时插座系统的功能。
王晓东介绍了一种智能防雷定时插座的设计方法。插座的硬件包括稳压电源、防雷、单片机单元系统和电源选件电路等，系统软件包括主程序和中断程序的流程图。插座可以定时和证明闪电。方便人们频繁使用插座，实现不同种类电器的切换和连接。此外，连接到插座的电气设备也得到有效保护。插座适用于实际应用。
与上述几种设计方案相比，该设计方案更加方便易懂，便于实际操作，价格低廉，在集成电路的选择上更易于使用和精巧。
1.3 课题主要内容
该设计是基于STM32F103单片机的智能定时插座系统。通过中控部分、输入部分和输出部分的组合，实现了定时控制和远程控制的功能。中控部分使用STM32F103单片机作为核心控制器，获取输入部分的数据并进行处理，控制输出部分的操作。输入部分包括时钟模块、存储模块、独立按键和供电电路，用于获取时间、存储设置的参数和提供电源支持。输出部分包括显示模块和继电器，用于显示信息和控制插座通断电。该系统具有稳定可靠的性能，方便用户进行定时开关机和延时操作，提供智能化的用电管理方式。未来可进一步增加功能和接口，提升灵活性和能效。该设计具有广泛的应用前景和市场潜力。
